Типы опор воздушных линий электропередачи. Воздушные линии электропередачи ЛЭП: конструкция, разновидности, параметры. По материалу изготовления

В зависимости от способа подвески проводов опоры делятся на две основные группы:

опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах;

опоры анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

Эти виды опор делятся на типы, имеющие специальное назначение.

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально; на опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов производится проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные - от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры.

Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерно-угловые опоры воспринимают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает. При больших углах поворота устанавливаются анкерно угловые опоры.

Классификация.

По назначению

Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов и тросов.

Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ. При небольших углах поворота (до 15-30°), где нагрузки невелики, используют угловые промежуточные опоры.

Анкерные опоры устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды. Жесткие и прочные.

Концевые опоры - разновидность анкерных и устанавливаются в конце или начале линии.

Специальные опоры: транспозиционные, ответвлительные, перекрёстные, противоветровые.

По способу закрепления в грунте

Узкобазовая опора; Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт; Опоры, устанавливаемые на фундаменты

Классические (с широкой базой более 4 м2), как правило, рамные (каркасные) с заливкой бетоном или пригрузом, засыпанным песчано-гравийной смесью

Узкобазовые (менее 4 м2) (например: с креплением на стальную трубу, стальную винтовую или железобетонную сваю)

Специальная концевая опора - переход от воздушной линии к подземной кабельной линии

По конструкции

Вантовая опора ПС110ПВ-1М; Трехстоечная анкерно-угловая опора 35 кВ конструкции ГК ЭЛСИ; Свободностоящие опоры (одностоечные многостоечные); Опоры с оттяжками; Вантовые опоры аварийного резерва

По количеству цепей

Одноцепные; Двухцепные; Многоцепные

По напряжению

Опоры подразделяются на опоры для линий 0.4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опоры, длиннее её траверсы и больше её вес. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли, соответствующих ПУЭ для различных напряжений линий.

По материалу изготовления

Железобетонные - выполняют из бетона, армированного металлом. Для линий 35-110 кВ и выше обычно применяют опоры из центрифугированного бетона. Достоинством железобетонных опор является их стойкость в отношении коррозии и воздействия химических реагентов, находящихся в воздухе. Основной недостаток значительный вес, относительно высокий процент возникновения дефектов при транспортировке.

Металлические - выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками. Виды: Металлические решётчатые опоры, Металлические многогранные опоры, Опоры из стальных труб

Какие ассоциации возникают про упоминание воздушных линий электропередачи? Конечно же, провода натянутые по воздуху от опоры к опоре или от столба к столбу. Причем визуально, чем больше пролет между опорами, тем выше натянуты провода, следовательно, выше должна быть сама опора. На самом деле, нет прямой зависимости высоты опоры, от длинны пролета.

Основой проектирования ЛЭП является напряжение воздушной линии, и её мощность. По ним рассчитывается сечение и вид провода (кабеля), по сечению определяется вес кабеля, по весу вычисляются длины анкерных и промежуточных пролетов, а также виды и размеры опор. Также вид опоры зависит от количества «ниток» проводов, которые запланированы на участке ЛЭП, какие отводы придется делать и т.д.

Виды опор линий электропередачи

В процессе развития линий электропередачи утвердились четыре вида опор по материалу, из которого они изготавливаются:

• Опоры деревянные;
• Опоры железобетонные;
• Металлические опоры;
• Опоры сборно-составные.

Обо всем по порядку.

Деревянные опоры ЛЭП

Опора деревянная исторически самая старшая из всех видов опор. По конструкции деревянная опора это столб, сделанный из лесоматериала хвойных пород, методом оцилиндрования, длинной 8,5 – 13 метров. Также из дерева производятся детали к деревянным опорам: траверсы (деревянная горизонтальная балка на опоре), подкосы (крепление траверсы к опоре), ригели (поперечина на край опоры и подкоса, вкопанный в землю).

Преимущества деревянных опор

Деревянные опоры, как и любой строительный материал, имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам деревянных опор можно отнести их дешевизну, малый вес и гибкость при землетрясении. Нельзя забывать про общедоступность деревянных опор. Малый вес опор позволяет упростить их установку, а также упрощается доставка, разгрузка/погрузка опор на подготовительном этапе работ . Но и недостатков у деревянных опор, хоть отбавляй.

Недостатки деревянных опор

1. Во-первых, деревянные опоры отлично горят;
2. Будучи биологическим материалом, они гниют, плесневеют, разъедаются жучками;
3. Под дождем они мокнут, разбухают, трескаются.

Но в защиту деревянных опор, стоит отметить, что современные технологии пропитки столбов, а это пропитка 100 % заболони столба, производители гарантируют 50 летний срок эксплуатации деревянных опор, даже закопанных в землю.

Примечание: Заболонь – слабый слой древесины, находящейся между корой и сердцевиной бревна.

Подробно о конструкциях деревянных опор читайте статью: Деревянные опоры ЛЭП.

• Нормативы: ГОСТ 9463-88, ГОСТ 20022.0-93.

Чтобы снизить контакт древесины с землей, были гостированы сборные опоры.

class="eliadunit">

Опоры сборно-составные

Сборно-составная опора состоит из двух частей. Нижняя часть называется пасынок и делается из железобетона, верхняя часть, это деревянный столб. Соединятся две части стальной проволокой в двух местах. Стоит отметить, что вместо железобетонного пасынка, может использоваться пасынок из дерева. К сборным опорам, также относятся опоры собранные из железобетонного пасынка и металлической верхней частью.

Подробно о конструкциях сборных опор читайте отдельную статью: Сборные опоры ЛЭП.

Железобетонные опоры, ЖБ столбы

Железобетонные опоры, давно пришли на смену деревянным опорам. Они прочно завоевали любовь и признание, как электромонтеров, так и заказчиков. И в этом несколько причин.

• Железобетонная опора не подвержена повреждениям характерным для деревянных опор;
• Срок эксплуатации ЖБ опор практически неограничен;
• Внутри опоры из бетона, заложена арматура, которая используется для повторного заземления воздушных линий. Причем, концы заземляющей арматуры выведены, сверху и снизу столба. Вывод арматуры упрощает монтаж, а защита заземляющего спуска бетоном увеличивает электробезопасность.

Маркируются железобетонные опоры, как СВ 95/105/110/164 и предназначены для воздушных линий различной мощности. Смотрим фото.

• Нормативные документы: ТУ 5863-007-00113557-94

Металлические опоры ЛЭП

Для воздушных линий электропередачи большой мощности и сверх высоких токов, используются металлические опоры. Несмотря на то, что этот вид опор изготавливают из специальной стали, они «боятся» коррозии и для защиты от неё опоры из металла покрывают антикоррозийным составом. В зависимости от размеров опоры, металлическая опора может быть сборной или сварной. Сборную опору доставляют на место раздельно.

По месту собирают и устанавливают на заранее подготовленный фундамент. Установка опоры металлической, сложный технологический процесс, с применением тяговых механизмов, обычно тракторов. К фундаменту опора крепится болтами, предварительно выравниваясь по строгой вертикали. Металлические опоры практически не находят применение в частном домостроении и в загородных товариществах различного типа, за исключением круглых металлических столбов.

Конструкций металлических опор настолько много, что пришлось написать отдельную статью: Металлические опоры и их конструкции.

Как можно обозначит значение линий электропередач? Есть ли точное определение проводам, по которым передается электроэнергия? В межотраслевых правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей есть точное определение. Итак, ЛЭП – это, во-первых, электрическая линия. Во-вторых, это участки проводов, которые выходят за пределы подстанций и электрических станций. В-третьих, основное назначение линий электропередач – это передача электрического тока на расстоянии.

По тем же правилам МПТЭЭП производится разделение ЛЭП на воздушные и кабельные. Но необходимо отметить, что по линиям электропередач производится также передача высокочастотных сигналов, которые используются для передачи телеметрических данных, для диспетчерского управления различными отраслями, для сигналов противоаварийной автоматики и релейной защиты. Как утверждает статистика, 60000 высокочастотных каналов сегодня проходят по линиям электропередач. Скажем прямо, показатель значительный.

Воздушные ЛЭП

Воздушные линии электропередач, их обычно обозначают буквами «ВЛ» – это устройства, которые располагаются на открытом воздухе. То есть, сами провода прокладываются по воздуху и закрепляются на специальной арматуре (кронштейны, изоляторы). При этом их установка может проводиться и по столбам, и по мостам, и по путепроводам. Не обязательно считать «ВЛ» те линии, которые проложены только по высоковольтным столбам.

Что входит в состав воздушных линий электропередач:

• Основное – это провода.
• Траверсы, с помощью которых создаются условия невозможности соприкосновения проводов с другими элементами опор.
• Изоляторы.
• Сами опоры.
• Контур заземления.
• Молниеотводчики.
• Разрядники.

То есть, линия электропередач – это не просто провода и опоры, как видите, это достаточно внушительный список различных элементов, каждый из которых несет свои определенные нагрузки. Сюда же можно добавить оптоволоконные кабели, и вспомогательное к ним оборудование. Конечно, если по опорам ЛЭП проводятся высокочастотные каналы связи.

Строительство ЛЭП, а также ее проектирование, плюс конструктивные особенности опор определяются правилами устройства электроустановок, то есть ПУЭ, а также различными строительными правилами и нормами, то есть СНиП. Вообще, строительство линий электропередач – дело непростое и очень ответственное. Поэтому их возведением занимаются специализированные организации и компании, где в штате есть высококвалифицированные специалисты.

Классификация воздушных линий электропередач

Сами воздушные высоковольтные линии электропередач делятся на несколько классов.

По роду тока:

• Переменного,
• Постоянного.

В основе своей воздушные ВЛ служат для передачи переменного тока. Редко можно встретить второй вариант. Обычно он используется для питания сети контактной или связной для обеспечения связью несколько энергосистем, есть и другие виды.

По напряжению воздушные ЛЭП делятся по номиналу этого показателя. Для информации перечислим их:

• для переменного тока: 0,4; 6; 10; 35; 110; 150; 220; 330; 400; 500; 750; 1150 киловольт (кВ);
• для постоянного используется всего один вид напряжение – 400 кВ.

При этом линии электропередач напряжением до 1,0 кВ считаются низшего класса, от 1,0 до 35 кВ – среднего, от 110 до 220 кВ – высокого, от 330 до 500 кВ – сверхвысокого, выше 750 кВ ультравысокого. Необходимо отметить, что все эти группы отличаются друг от друга лишь требованиями к расчетным условиям и конструктивным особенностям. Во всем остальном – это обычные высоковольтные линии электропередач.

Напряжение ЛЭП соответствует их назначению.

• Высоковольтная линия напряжением свыше 500 кВ считаются сверхдальними, они предназначаются для соединения отдельных энергосистем.
• Высоковольтная линия напряжением 220, 330 кВ считаются магистральными. Их основное назначение – соединить между собой мощные электростанции, отдельные энергосистемы, а также электростанции внутри данных систем.
• Воздушные ЛЭП напряжением 35-150 кВ устанавливаются между потребителями (большими предприятиями или населенными пунктами) и распределительными пунктами.
• ВЛ до 20 кВ используются в качестве линий электропередач, которые непосредственно подводят электрический ток к потребителю.

Классификация ЛЭП по нейтрале

• Трехфазные сети, в которых нейтраль не заземлена. Обычно такая схема используется в сетях напряжением 3-35 кВ, где протекают малые токи.
• Трехфазные сети, в которых нейтраль заземлена через индуктивность. Это так называемый резонансно-заземленный тип. В таких ВЛ используется напряжение 3-35 кВ, в которых протекают токи большой величины.
• Трехфазные сети, в которых нейтральная шина полностью заземлена (эффективно-заземленная). Этот режим работы нейтрали используется в ВЛ со средним и сверхвысоким напряжением. Обратите внимание, что в таких сетях необходимо использовать трансформаторы, а не автотрансформаторы, в которых нейтраль заземлена наглухо.
• И, конечно, сети с глухозаземленной нейтралью. В таком режиме работают ВЛ напряжением ниже 1,0 кВ и выше 220 кВ.

К сожалению, существует и такое разделения линий электропередач, где учитывается эксплуатационное состояние всех элементов ЛЭП. Это ЛЭП в нормальном состоянии, где провода, опоры и другие составляющие находятся в приличном состоянии. В основном упор делается на качество проводов и тросов, они не должны быть оборваны. Аварийное состояние, где качество проводов и тросов оставляет желать лучшего. И монтажное состояние, когда производится ремонт или замена проводов, изоляторов, кронштейнов и других компонентов ЛЭП.

Элементы воздушной ЛЭП

Между специалистами всегда происходят разговоры, в которых применяются специальные термины, касающиеся линий электропередач. Непосвященному в тонкости сленга понять этот разговор достаточно сложно. Поэтому предлагаем расшифровку этих терминов.

• Трасса – это ось прокладки ЛЭП, которая проходит по поверхности земли.
• ПК – пикеты. По сути, это отрезки трассы ЛЭП. Их длина зависит от рельефа местности и от номинального напряжения трассы. Нулевой пикет – это начало трассы.
• Строительство опоры обозначается центровым знаком. Это центр установки опоры.
• Пикетаж – по сути, это простая установка пикетов.
• Пролет – это расстояние между опорами, а точнее, между их центрами.
• Стрела провеса – это дельта между самой низшей точкой провеса провода и строго натянутой линией между опорами.
• Габарит провода – это опять-таки расстояние между самой низшей точкой провеса и самой высшей точкой пролегаемых под проводами инженерных сооружений.
• Петля или шлейф. Это часть провода, которая соединяет на анкерной опоре провода соседних пролетов.

Кабельные ЛЭП

Итак, переходим к рассмотрению такого понятия, как кабельные линии электропередач. Начнем с того, что это не голые провода, которые используются в воздушных линиях электропередач, это закрытые в изоляцию кабели. Обычно кабельные ЛЭП представляют собой несколько линий, установленные рядом друг с другом в параллельном направлении. Длины кабеля для этого бывает недостаточно, поэтому между участками устанавливаются соединительные муфты. Кстати, нередко можно встретить кабельные линии электропередач с маслонаполнением, поэтому такие сети часто укомплектовываются специальной малонаполнительной аппаратурой и системой сигнализации, которая реагирует на давление масла внутри кабеля.

Если говорить о классификации кабельных линий, то они идентичны классификации линий воздушных. Отличительные особенности есть, но их не так много. В основном эти две категории отличаются между собой способом прокладки, а также конструктивными особенностями. К примеру, по типу прокладки кабельные ЛЭП делятся на подземные, подводные и по сооружениям.

Две первые позиции понятны, а что относится к позиции «по сооружениям»?

• Кабельные туннели. Это специальные закрытые коридоры, в которых производится прокладка кабеля по установленным опорным конструкциям. В таких туннелях можно свободно ходить, проводя монтаж, ремонт и обслуживание электролинии.
• Кабельные каналы. Чаще всего они являются заглубленными или частично заглубленными каналами. Их прокладка может производиться в земле, под напольным основанием, под перекрытиями. Это небольшие каналы, в которых ходить невозможно. Чтобы проверить или установить кабель, придется демонтировать перекрытие.
• Кабельная шахта. Это вертикальный коридор с прямоугольным сечением. Шахта может быть проходной, то есть, с возможностью помещаться в нее человеку, для чего она снабжается лестницей. Или непроходной. В данном случае добраться до кабельной линии можно, только сняв одну из стенок сооружения.
• Кабельный этаж. Это техническое пространство, обычно высотою 1,8 м, оснащенное снизу и сверху плитами перекрытия.
• Укладывать кабельные линии электропередач можно и в зазор между плитами перекрытия и полом помещения.
• Блок для кабеля – это сложное сооружение, состоящее из труб прокладки и нескольких колодцев.
• Камера – это подземное сооружение, закрытое сверху железобетонной или плитой. В такой камере производится соединение муфтами участков кабельной ЛЭП.
• Эстакада – это горизонтальное или наклонное сооружение открытого типа. Она может быть надземной или наземной, проходной или непроходной.
• Галерея – это практически то же самое, что и эстакада, только закрытого типа.

И последняя классификация в кабельных ЛЭП – это тип изоляции. В принципе, основных видов два: твердая изоляция и жидкостная. К первой относятся изоляционные оплетки из полимеров (поливинилхлорид, сшитый полиэтилен, этилен-пропиленовая резина), а также другие виды, к примеру, промасленная бумага, резино-бумажная оплетка. К жидкостным изоляторам относится нефтяное масло. Есть и другие виды изоляции, к примеру, специальными газами или другими видами твердых материалов. Но их используют сегодня очень редко.

Заключение по теме

Разнообразие линий электропередач сводится к классификации двух основных видов: воздушных и кабельных. Оба варианта сегодня используются повсеместно, поэтому не стоит отделять один от другого и давать предпочтение одному перед другим. Конечно, строительство воздушных линий сопряжено с большими капиталовложениями, потому что прокладка трассы – это установка опор в основном металлических, которые имеют достаточно сложную конструкцию. При этом учитывается, какая сеть, под каким напряжением будет прокладываться.

Чаще всего мы представляем себе опору ЛЭП в виде решетчатой конструкции. Лет 30 назад это был единственный вариант, да и в наши дни их продолжают строить. На место строительства привозят набор металлических уголков и шаг за шагом свинчивают из этих типовых элементов опору. Затем приезжает кран и ставит конструкцию вертикально. Такой процесс занимает довольно много времени, что сказывается на сроках прокладки линий, а сами эти опоры с унылыми решетчатыми силуэтами весьма недолговечны. Причина — слабая защита от коррозии. Технологическое несовершенство такой опоры дополняет простой бетонный фундамент. Если сделан он недобросовестно, например с применением раствора ненадлежащего качества, то спустя какое-то время бетон растрескается, в трещины попадет вода. Несколько циклов заморозки-оттаивания, и фундамент надо переделывать или серьезно ремонтировать.

Трубки вместо уголков

О том, что за альтернатива идет на смену традиционным опорам из черного металла, мы спросили представителей ПАО «Россети». «В нашей компании, которая является крупнейшим электросетевым оператором в России, — говорит специалист этой организации, — мы давно пытались найти решение проблем, связанных с решетчатыми опорами, и в конце 1990-х начали переходить на гранные опоры. Это цилиндрические стойки из гнутого профиля, фактически трубы, в поперечном сечении имеющие вид многогранника. Кроме того, мы стали применять новые методы антикоррозионной защиты, в основном метод горячего цинкования. Это электрохимический способ нанесения защитного покрытия на металл. В агрессивной среде слой цинка истончается, но несущая часть опоры остается невредимой».

Помимо большей долговечности новые опоры отличаются еще и простотой монтажа. Никаких уголков больше свинчивать не надо: трубчатые элементы будущей опоры просто вставляются друг в друга, затем соединение закрепляется. Смонтировать такую конструкцию можно в восемь-десять раз быстрее, чем собрать решетчатую. Соответствующие преобразования претерпели и фундаменты. Вместо обычного бетонного стали применять так называемые сваи-оболочки. Конструкция опускается в землю, к ней крепится ответный фланец, а на него уже ставится сама опора. Расчетный срок службы таких опор — до 70 лет, то есть примерно в два раза больше, чем у решетчатых.

Опоры электрических воздушных линий мы обычно представляем себе именно так. Однако классическая решетчатая конструкция постепенно уступает место более прогрессивным вариантам — многогранным опорам и опорам из композитных материалов.

Почему гудят провода

А провода? Они висят высоко над землей и издали похожи на толстые монолитные тросы. На самом деле высоковольтные провода свиты из проволоки. Обычный и повсеместно применяемый провод имеет стальной сердечник, который обеспечивает конструктивную прочность и находится в окружении алюминиевой проволоки, так называемых внешних повивов, через которые передается токовая нагрузка. Между сталью и алюминием проложена смазка. Она нужна для того, чтобы уменьшить трение между сталью и алюминием — материалами, имеющими разный коэффициент теплового расширения. Но поскольку алюминиевая проволока имеет круглое сечение, витки прилегают друг к другу неплотно, поверхность провода имеет выраженный рельеф. У этого недостатка есть два последствия. Во‑первых, в щели между витками проникает влага и вымывает смазку. Трение усиливается, и создаются условия для коррозии. В результате срок службы такого провода составляет не более 12 лет. Чтобы продлить срок службы, на провод порой надевают ремонтные манжеты, которые также могут стать причинами проблем (об этом чуть ниже). Кроме того, такая конструкция провода способствует созданию вблизи воздушной линии хорошо различимого гула. Происходит он из-за того, что переменное напряжение 50 Гц рождает переменное магнитное поле, которое заставляет отдельные жилы в проводе вибрировать, что влечет их соударения друг с другом, и мы слышим характерное гудение. В странах ЕС такой шум считается акустическим загрязнением, и с ним борются. Теперь такая борьба началась и у нас.

«Старые провода мы сейчас хотим заменить на провода новой конструкции, которую разрабатываем, — говорит представитель ПАО «Россети». — Это тоже сталь-алюминиевые провода, но проволока там применяется не круглого сечения, а скорее трапециевидного. Повив получается плотным, а поверхность провода гладкая, без щелей. Влага внутрь попасть почти не может, смазка не вымывается, сердечник не ржавеет, и срок службы такого провода приближается к тридцати годам. Провода схожей конструкции уже используются в таких странах, как Финляндия и Австрия. Линии с новыми проводами есть и в России — в Калужской области. Это линия «Орбита-Спутник» длиной 37 км. Причем там провода имеют не просто гладкую поверхность, но и другой сердечник. Он выполнен не из стали, а из стекловолокна. Такой провод легче, но прочнее на разрыв, чем обычный сталь-алюминиевый».

Однако самым последним конструкторским достижением в данной области можно считать провод, созданный американским концерном 3M. В этих проводах несущая способность обеспечивается только токопроводящими повивами. Там нет сердечника, но сами повивы армированы оксидом алюминия, чем достигается высокая прочность. У этого провода прекрасная несущая способность, и при стандартных опорах он за счет своей прочности и малого веса может выдерживать пролеты длиной до 700 м (стандарт 250−300 м). Кроме того, провод очень стоек к тепловым нагрузкам, что обусловливает его использование в южных штатах США и, например, в Италии. Однако у провода от 3M есть один существенный минус — слишком высокая цена.

Оригинальные «дизайнерские» опоры служат несомненным украшением ландшафта, однако вряд ли они получат широкое распространение. В приоритете у электросетевых компаний надежность передачи энергии, а не дорогостоящие «скульптуры».

Лед и струны

У воздушных линий электропередач есть свои естественные враги. Один из них — обледенение проводов. Особенно это бедствие характерно для южных районов России. При температуре около нуля капли измороси падают на провод и замерзают на нем. Происходит образование кристаллической шапки на верхней части провода. Но это только начало. Шапка под своей тяжестью постепенно проворачивает провод, подставляя замерзающей влаге другую сторону. Рано или поздно вокруг провода образуется ледяная муфта, и если вес муфты превысит 200 кг на метр, провод оборвется и кто-то останется без света. В компании «Россети» есть свое ноу-хау по борьбе со льдом. Участок линии с обледеневшими проводами отключается от линии, но подключается к источнику постоянного тока. При использовании постоянного тока омическое сопротивление провода можно практически не учитывать и пропускать токи, скажем, в два раза сильнее, чем расчетное значение для переменного тока. Провод нагревается, и лед плавится. Провода сбрасывают ненужный груз. Но если на проводах есть ремонтные муфты, то возникает дополнительное сопротивление, и вот тогда провод может и перегореть.

Другой враг — высокочастотные и низкочастотные колебания. Натянутый провод воздушной линии — это струна, которая под воздействием ветра начинает вибрировать с высокой частотой. Если эта частота совпадет с собственной частотой провода и произойдет совмещение амплитуд, провод может порваться. Чтобы справиться с данной проблемой, на линиях устанавливают специальные устройства — гасители вибрации, имеющие вид тросика с двумя грузиками. Эта конструкция, имеющая свою частоту колебаний, расстраивает амплитуды и гасит вибрацию.

С низкочастотными колебаниями связан такой вредный эффект, как «пляска проводов». Когда на линии происходит обрыв (например, из-за образовавшегося льда), возникают колебания проводов, которые идут волной дальше, через несколько пролетов. В результате могут погнуться или даже упасть пять-семь опор, составляющих анкерный пролет (расстояние между двумя опорами с жестким креплением провода). Известное средство борьбы с «пляской» — установление межфазных распорок между соседними проводами. При наличии распорки провода будут взаимно гасить свои колебания. Другой вариант — использование на линии опор из композитных материалов, в частности из стеклопластика. В отличие от металлических опор, композитная имеет свойство упругой деформации и легко «отыграет» колебания проводов, нагнувшись, а затем восстановив вертикальное положение. Такая опора может предотвратить каскадное падение целого участка линии.

На фото отчетливо видна разница между традиционным высоковольтным проводом и проводом новой конструкции. Вместо проволоки круглого сечения использована предварительно деформированная проволока, а место стального сердечника занял сердечник из композита.

Опоры-уникумы

Разумеется, существуют разного рода уникальные случаи, связанные с прокладкой воздушных линий. Например, при установке опор в обводненный грунт или в условиях вечной мерзлоты обычные сваи-оболочки для фундамента не подойдут. Тогда используются винтовые сваи, которые ввинчивают в грунт как шуруп, чтобы достичь максимально прочного основания. Особый случай — это прохождение ЛЭП широких водных преград. Там используются специальные высотные опоры, которые весят раз в десять больше обычных и имеют высоту 250−270 м. Поскольку длина пролета может составлять более двух километров, применяется особый провод с усиленным сердечником, который дополнительно поддерживается грузотросом. Так устроен, например, переход ЛЭП через Каму с длиной пролета 2250 м.

Отдельную группу опор представляют конструкции, призванные не только держать провода, но и нести в себе определенную эстетическую ценность, например опоры-скульптуры. В 2006 году компания «Россети» инициировала проект с целью разработать опоры с оригинальным дизайном. Были интересные работы, но авторы их, дизайнеры, часто не могли оценить возможность и технологичность инженерного воплощения этих конструкций. Вообще надо сказать, что опоры, в которые вложен художественный замысел, как, например, опоры-фигуры в Сочи, обычно устанавливаются не по инициативе сетевых компаний, а по заказу каких-то сторонних коммерческих или государственных организаций. Например, в США популярна опора в виде буквы M, стилизованной под логотип сети фастфуда «Макдоналдс».

Общая информация об опорах ЛЭП

Опоры ЛЭП - это конструкции, которые служат для поддерживания над земной поверхностью проводов под напряжением и грозозащитных тросов. Они бывают различных форм и размеров. Опоры могут быть железобетонными, деревянными, металлическими или даже из композитных материалов. Основные элементы опоры линий электропередачи - стойки, фундаменты, траверсы (перекладины на которых держатся провода), часто используются также тросостойки и оттяжки.

АНКЕРНЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Различают анкерные и промежуточные опоры линий электропередачи. Прочная конструкция анкерных опор выдерживает значительные усилия от натяжения проводов; анкерные опоры линий электропередачи устанавливают в начале и в конце ЛЭП, на поворотах, при пересечении ЛЭП через небольшие речки, железные дороги, автодороги и мосты.
Разновидность анкерных опор - переходные опоры применяют при пересечении ЛЭП рек и прочих крупных преград. Именно переходные опоры несут самые большие нагрузки и сами могут достигать высоты 300 метров! Эти опоры являются самыми тяжёлыми и высокими из всех опор ЛЭП, нередко их окрашивают в яркие цвета, например, часто встречаются красно-белые опоры, применяют и оранжевый, серый и другие цвета. Подробнее о переходных опорах- см. соответствующий очерк http://io.ua/s73072.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Промежуточные опоры имеют менее прочную конструкцию, чем анкерные; они обычно служат для поддержания проводов и тросов на прямых участках трассы ЛЭП. Большинство опор на трассах - промежуточные. Как правило, промежуточную опору, можно отличить от анкерной по такому признаку: если гирлянды изоляторов свисают перпендикулярно к земной поверхности, значит опора промежуточная. А на анкерных опорах провода закрепляются в зажимах натяжных гирлянд, эти гирлянды являются как бы продолжением линии и находятся к поверхности земли под острым углом, а иногда почти параллельно.
Также опоры линий электропередачи подразделяют на:
- транспозиционные (для изменения порядка расположения фаз),
- ответвительные,
- перекрёстные,
- повышенные, пониженные и др.
По числу подвешиваемых проводов (цепей) опоры разделяют на одно- и многоцепные; по конструкции - на одностоечные, А- и АП-образные, П-образные, V-образные (например, типа «Набла»), типа «рюмка» и др.

ДЕРЕВЯННЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Сегодня применяют, в основном, железобетонные и металлические опоры линий электропередач. Деревянные опоры линий электропередачи устанавливали на ЛЭП напряжением до 220 кВ. На изготовление опор линий электропередач обычно шли сосновые и лиственничные столбы, пропитанные противогнилостным составом (антисептиком). Часто деревянные опоры укрепляли на железобетонных приставках (пасынках) или сваях. Деревянные опоры линий электропередачи были дёшевы, сравнительно просты в изготовлении и надёжны в эксплуатации. Первая крупная советская ЛЭП - Каширская ГРЭС - Москва - напряжением 110 кВ и протяжённостью 120 км была сооружена именно на деревянных опорах. Сегодня ЛЭП с деревянными опорами уже не строят.

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Более высокую механическую прочность имеют железобетонные опоры линий электропередачи, конструкции которых были разработаны в СССР в 1933-м году. Однако из-за отсутствия индустриальной базы, массовое применение их на строительстве ЛЭП всех напряжений началось лишь в 1955 году. Преимущества железобетонных опор линий электропередачи - простота конструкции и технологичность заводского изготовления. Такие опоры линий электропередачи обычно кольцевого или прямоугольного сечения, их изготовляют в основном из предварительно напряженного железобетона.
Наиболее распространены промежуточные одностоечные железобетонные опоры линий электропередачи с металлическими траверсами, которые устанавливают непосредственно в грунте. Кроме того, на ЛЭП напряжением 110-500 кВ широко применяли промежуточные и анкерно-угловые железобетонные опоры линий электропередачи с оттяжками.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОПОРЫ ЛЭП
Металлические опоры линий электропередачи обладают меньшей, чем железобетонные, массой и высокой механической прочностью. Это позволяет создавать опоры значительной высоты, рассчитанные на большие нагрузки. Их применяют на ЛЭП всех напряжений, часто в сочетании с железобетонными промежуточными опорами. Металлические опоры линий электропередачи незаменимы на линиях с большими нагрузками (например, на переходах).
Металлические опоры линий электропередачи изготовляют в основном из стали, в отдельных случаях из алюминиевых сплавов. По способу изготовления металлические опоры линий электропередачи делят на сварные, поступающие с заводов в виде готовых секций, и болтовые, которые собирают на трассе из отдельных элементов (раскосов, стержней, поясов) на болтах.
Опоры из металла делятся на две обширные группы - решётчатые и МГС (многогранные гнутые стойки). Если первые всем хорошо известны, то МГС только начинают получать распространение в странах СНГ. Много полезной информации об этих опорах можно узнать на сайте www.energobud.com.ua
По напряжению ЛЭП, в пределах СНГ, разделяют на 35 кВ,110 кВ, 154кВ (150кВ), 220кВ, 330 кВ, 400кВ, 500кВ, 750кВ, 800кВ,1150кВ и 1500 кВ. Большинство всех ЛЭП в мире работают на переменном токе, но есть и линии, работающие на постоянном, к примеру, ЛЭП постоянного тока Волгоград-Донбасс (об этих линиях электропередачи можно прочитать тут http://io.ua/s91331).

КЛАССЫ НАПРЯЖЕНИЯ ЛЭП
Точно определить напряжение в ЛЭП неспециалисту бывает трудно, но, как правило, это можно сделать простым способом - посчитать, сколько изоляторов в гирлянде подвешено на траверсе. Так ЛЭП 35 кВ имеют в каждой гирлянде по три-пять изоляторов. А вот в гирляндах ЛЭП 110 кВ уже шесть-десять изоляторов. Если изоляторов от десяти до пятнадцати, значит это ЛЭП 220 кВ.
Если провода ЛЭП раздваиваются (это называется расщепление), тогда линия может иметь напряжение 330 кВ. Если проводов по три в каждой фазе - то 500 кВ, если проводов по четыре - 750 кВ.
Из каждого правила бывают исключения. Так линии 220кВ и 150кВ имеют расщепление, хотя это характерно для линий 330кВ. ЛЭП 330кВ, в особых случаях, могут работать без расщепления.
ЛЭП 35кВ -110кВ применяются повсеместно, в качестве распределительных сетей (например, ЛЭП 110 кВ может снабжать подстанцию, которая питает небольшой посёлок или микрорайон). Класс 150 кВ - более совершенный аналог стодесятки, это напряжение применяются в энергосистеме «Днепроэнерго» и некоторых прилегающих к ней районов, а также в Кольской энергосистеме (Кольский полуостров). Этот класс напряжения попал в СССР в начале 30-х годов, вместе с американским оборудованием компании «General Electric» для Днепрогэса.
ЛЭП 220 кВ в основном служат для связи электростанций с подстанциями и крупными потребителями. Линии 330 кВ часто строят на большие расстояния, для связи между мощными электростанциями и подстанциями (межсистемные связи), а иногда и для нужд очень энергоёмких предприятий. Линии напряжением 400кВ, 500 кВ, и 750 кВ и выше используются также для межсистемных связей, для передачи электроэнергии на большие расстояния, в том числе в соседние страны.

УНИФИКАЦИЯ ОПОР ЛЭП В СССР
В 1976 году, в связи с унификацией опор ЛЭП в СССР, была принята следующая система обозначения металлических и железобетонных опор 35—330 кВ:
буквами П и ПС обозначили промежуточные опоры,
ПВС— промежуточные с внутренними связями,
ПУ или ПУС - промежуточные угловые,
ПП — промежуточные переходные,
АН УС — анкерно-угловые,
К или КС — концевые.
Буквой Б обозначают железобетонные опоры, а отсутствие ее указывает, что опоры стальные. Цифры 35, 110, 150, 220 и т. д., следующие после букв указывают напряжение линии, а цифры, стоящие за ними — типоразмер опор. Буквы У и Т добавляют соответственно в обозначение промежуточных опор, используемых в качестве угловых, и с тросостойкой. А в современном электросетевом строительстве, наблюдается «деунификация», разрабатываются новые оригинальные опоры, предназначенные для условий конкретной трассы ЛЭП. Так, в развитых странах уже отказались от массового применения типовых проектов. Каждая линия должна строиться с учетом всех нюансов рельефа, климата и т.п.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОР ЛЭП ПО ОБЩЕМУ ВИДУ

Башенные опоры
Классические, самые распространенные из всех опор ЛЭП высокого напряжения. Могут иметь от одной до 9-ти параллельных траверс, и применятся для одно- двух- или многоцепных ЛЭП. Все башенные опоры решётчатые объединяет общая черта - их ствол сужается от базы к верхушке. Подразделяются на два семейства:
- широкоствольные решётчатые (если основание мачты шире товарного вагона, см. фото 1). Это самые распространенные опоры. Могут быть одноцепными («крымского типа»), двухцепные (типа «бочка») и многоцепные.
Самые интересные представители одноцепных башенных опор - Т-образные опоры для линий постоянного тока.
- решётчатые узкобазные (соответственно их база по размерам несколько уже, чем основание товарного вагона).

Портальные опоры
Опоры из металла, дерева или железобетона, напоминающие букву «П» либо букву «Н». Пользуются широким распространением на ЛЭП 330-750 кВ. Как правило, одноцепные.

АП-образные опоры
Одноцепные опоры, созданные при помощи сварных металлических труб, МГС либо дерева, в профиль напоминающие букву «А», в анфас букву «П». Сечение труб в этих опорах может достигать 1300 мм, а высота может быть свыше 80 м.
На фото 4, пример такой трубчатой опоры при переходе линии 330кВ через Днепр, на Украине. Внутри её стоек, находятся лестницы для подъёма на вершину, а всего опора имеет четыре колена высотой 21 метр каждый (они окрашены в разные цвета), общая высота мачты около 85 метров. Подробнее можно прочитать тут - http://io.ua/s93360.

Трехстоечные раздельностоящие решётчатые опоры
Трёхстоечные решётчатые опоры, как правило, стоят на поворотах и переходах ЛЭП 500кВ и 750кВ, используются в качестве анкерных (фото 5).

Л-образные опоры
Представляют собой плоские Л-образные решётчатые конструкции, шарнирно сочленённые с двумя фундаментами. Наверху опоры - траверса для крепления 4-х несущих тросов, удерживающих опору в вертикальном положении. Ниже расположены ещё три (реже две) траверсы, для подвеса проводов. Л-образные вышки применялись, в частности, как переходные для двух цепей ВЛ 110кВ или 220 кВ. Их применение позволило сэкономить металл и упростить фундамент. Такие опоры было целесообразно применять на территориях, заливаемых водою при половодье. Особенности конструкции не дали этим опорам получить широкое распространение.

Y-образные опоры, "рюмки"
Одноцепные мачты напоминающие букву «Y» или рюмку (фото 6). Существуют разных типов и применяются достаточно давно и у нас и за границей, в том числе в качестве переходных (например, ПС-101). Эти опоры всегда выполнены из металла, обычно решётчатые, реже состоят из многогранных гнутых стоек.

V-образные, "Набла"
Промежуточные поры с оттяжками, применяются на трассах ЛЭП 330-1150кВ, к примеру, опоры типа «Набла» для 750 кВ. Напоминают перевернутый треугольник - наблу. Исключительно одноцепные.

Класс: Опоры типа "Кошка"
Весьма интересные оригинальные опоры, пользуются большой популярности в странах западной Европы, особенно во Франции (фото 10).

Столбовые опоры (т.е. не решётчатые)
Это опоры, в основе которых деревянные, металлические либо железобетонные столбы. Существуют одностоечные и портальные. Одностоечные опоры из железобетона - самые широко распространенные промежуточные опоры ЛЭП при напряжении 35-220 кВ. Относительно недавно получил распространение прогрессивный тип металлических одностоечных столбовых опор - с применением МГС. Если говорить точнее, то в США такие опоры применяются довольно давно, а в СНГ они только начинают завоёвывать популярность. Применение МГС позволило создавать столбовые многоцепные опоры (см. фото 8).
Портальные столбовые опоры состоят из двух столбов (деревянных, железобетонных или МГС) скреплённых общей траверсой. Особое распространение у нас получили столбовые одноцепные портальные железобетонные опоры ПВС (с внутренними связями) для линий 220 и 330 кВ (фото 9).

Нестандартные опоры
К ним относятся различные, не относящиеся к данной классификации нестандартные опоры и экзотика, например многочисленные декоративные опоры.

2011 «POWERLINER»

Обновлен 20 янв 2016 . Создан 30 ноя 2010